JP2008302403A - 転がり軸受の内外輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりの向上を図ることができる転がり軸受の内外輪の製造方法を提供する。
【解決手段】大径の外輪部４と小径の内輪部５とを有し、外輪部４の一方の端部内周に内輪部５の一方の端部外周が連結されており、且つ内輪部５の他方の端部内周に底６を有する成形品３を成形し、外輪部４と内輪部５との連結部位を切断して成形品３を外輪部４および内輪部５に分離し、内輪部５の底６を打ち抜き、互いに分離された外輪部４および内輪部５をローリング成形により所定の形状に成形する。ローリング成形工程に供される外輪部４および内輪部５の軸方向体積分布がローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、外輪部４および内輪部５の軸方向中央部に薄肉部４ｅ，５ｅをそれぞれ設けておく。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受の内外輪の製造方法に関する。

従来、１つの円柱状の材料から転がり軸受の内輪および外輪の２つの軌道輪を製造する方法が知られており、図１２および図１３に一例を示す（例えば、特許文献１参照）。

第１工程：熱間加工での据え込みにより、図１２（Ａ）に示す円柱状の材料３０１から図１２（Ｂ）に示す外周面の母線形状が円弧をなす円盤状の中間成形品３０２を形成する。
第２工程：型鍛造により、中間成形品３０２から図１２（Ｃ）に示す段付きの円筒状の成形品３０３を形成する。この成形品３０３は、大径の外輪部３０４の一方の端部内周において小径の内輪部３０５の一方の端部外周が連結しており、また、内輪部３０５の他方の端部内周には底３０６が形成されている。
第３工程：成形品３０３を外輪部３０４と内輪部３０５との連結部位で切断し、図１２（Ｄ）に示すように、成形品３０３を外輪部３０４および内輪部３０５に分離する。
第４工程：図１２（Ｅ）に示すように、分離された内輪部３０５から底３０６を打ち抜く。
第５工程：外輪部３０４および内輪部３０５をローリング成形により所定の形状に成形する。

上記第５工程では、図１３に示すように、成形ロール３１１とマンドレル３１２とで外輪部３０４を局部的に径方向に挟み、成形ロール３１１を回転させて成形ロール３１１とともに外輪部３０４を回転させる。回転する外輪部３０４にマンドレル３１２を押し付けることにより、外輪部３０４を拡径させ、同時にマンドレル３１２に設けられた環状突起３１３により外輪部３０４の内周面に軌道溝３０７を転造している。その後、切削加工、研削加工、熱処理、等の加工を経て外輪とされる。内輪部３０５についても同様の加工が施され、内輪とされる。

ローリング成形に供される外輪部３０４および外輪部３０５の内外周面は、基本的にはそれらの母線が軸に略平行な直線に成形される。ただし、例えば外輪部３０４の一方の端部内周には、上記第３工程において内輪部３０５との連結部位を切断する際に径方向内側に向けて凸となる段部３０８が必然的に形成され、一方の端部内周に段部３０８があることにより外輪部３０４の両端部における体積に差が生じて良好なローリング成形に支障をきたす虞があるので、上記第２工程においてその端部外周に径方向内側に向けて凹となる段部３０９を予め形成し、軸方向体積分布の均一化が図られている。同様に、内輪部３０５には、上記第４工程において底３０６を打ち抜く際に一方の端部内周に径方向内側に向けて凸となる段部が形成されるので、上記第２工程において、その端部外周に径方向内側に向けて凹となる段部を形成している。
特開平１１−２４４９８３号公報

上述のように、転がり軸受の内外輪を鍛造とこれに続くローリング成形により製造するようにすると、打ち抜かれる底３０６の径を製品としての内輪の内径よりも小さくできることから、歩留まりに優れる。そして、ローリング成形における拡径率を可能な限り大きくすることができれば、より一層の歩留まりの向上を図ることができる。

しかしながら、軸方向体積分布が均一とされた外輪部３０４や内輪部３０５をローリング成形すると、加工初期において、マンドレル３１２の環状突起３１３と成形ロール３１１とにはさまれる軸方向中央部にのみ圧縮応力が作用した状態で拡径される。そのため、両端部は、圧縮応力が作用することなく拡径に伴う引張応力のみが作用することとなり、割れが生じる虞がある。それにより、拡径率は制限され、歩留まりの向上を図ることも制限されてしまう。

また、例えば外輪部３０４について、一方の端部外周に段部３０９が形成された外輪部３０４をローリング成形する際に、図１４に示すように、段部３０９があることによって外輪部３０４が傾いてしまう。そして、外輪部３０４が傾くことにより、段部３０９が形成されている一方の端部の内周縁が軸方向外側に変位し、図１５に示すように、マンドレル３１２への乗り上げ、あるいは、マンドレル３１２の側面との摺動による割れ、といった問題が発生する虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩留まりの向上を図ることができる転がり軸受の内外輪の製造方法を提供することにある。

上記の目的は、本発明に係る下記（１）〜（５）の転がり軸受の内外輪の製造方法により達成される。
（１）外周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた内輪と、内周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた外輪と、を備える転がり軸受の内外輪の製造方法であって、大径の外輪部と小径の内輪部とを有し、該外輪部の一方の端部内周に該内輪部の一方の端部外周が連結されており、且つ該内輪部の他方の端部内周に底を有する成形品を成形する成形工程と、前記外輪部と前記内輪部との連結部位を切断して前記成形品を該外輪部および該内輪部に分離する分離工程と、前記分離工程の前または後で、前記内輪部の前記底を打ち抜く打ち抜き工程と、前記分離工程および前記打ち抜き工程を経て互いに分離された前記外輪部および前記内輪部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する所定の形状に成形するローリング成形工程と、備え、前記ローリング成形工程に供される前記外輪部および前記内輪部の軸方向体積分布がローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、該外輪部および該内輪部の軸方向中央部に薄肉部をそれぞれ設けておくことを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。
（２）前記外輪部の前記薄肉部として、該外輪部の軸方向中央部の内径側にアンダーカット部を設けることを特徴とする（１）に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。
（３）前記内輪部の前記薄肉部として、該内輪部の軸方向中央部の外径側にアンダーカット部を設けることを特徴とする（１）に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。
（４）前記ローリング成形工程に供される前記外輪部において、前記内輪部が連結された該外輪部の第１端部とは他方の第２端部に径方向外側に向けて凸となる段部を形成し、該第１端部の端面の内周縁が該第２端部に接近するテーパ形状に該第１端部を成形しておくことを特徴とする（１）に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。
（５）前記ローリング成形工程に供される前記内輪部において、前記底が設けられた該内輪部の第１端部とは他方の第２端部に径方向外側に向けて凸となる段部を形成し、該第１端部の端面の内周縁が該第２端部に接近するテーパ形状に該第１端部を成形しておくことを特徴とする（１）に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。

本発明に係る転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、ローリング成形工程に供される外輪部および内輪部の軸方向体積分布がローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、該外輪部および該内輪部の軸方向中央部に薄肉部がそれぞれ設けられているので、外輪部および内輪部は、ローリング成形の加工初期から全体に圧縮応力が作用した状態で拡径されることとなる。それにより、割れの発生を抑制して拡径率を大きくすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。

外輪部の薄肉部として、該外輪部の軸方向中央部の内径側にアンダーカット部を設けるようにすれば、ローリング成形工程において成形ロールに支持される外周面の母線を軸に平行な直線とすることができる。
同様に、内輪部の薄肉部として、該内輪の軸方向中央部の外径側にアンダーカット部を設けるようにすれば、ローリング成形工程において成形ロールに支持される内周面の母線を軸に平行な直線とすることができる。
それにより、ローリング成形の際の外輪部および内輪部の傾きを防止して、マンドレルへの乗り上げやマンドレル側面との摺動による割れの発生を回避し、外輪部および内輪部を安定して成形することができる。

また、外輪部の第１端部には、分離工程において径方向内側に向けて凸となる段部が必然的に形成されるが、これに対して、外輪部の第２端部に、径方向外側に向けて凸となる段部を形成することにより、軸方向中央部に薄肉部を形成することができる。
同様に、内輪部の第１端部には、打ち抜き工程において径方向内側に向けて凸となる段部が必然的に形成されるが、これに対して、内輪部の第２端部に、径方向外側に向けて凸となる段部を形成することにより、軸方向中央部に薄肉部を形成することができる。
これらの場合、ローリング成形の際に、内輪部および外輪部が傾いてしまう場合もあるが、内輪部の第１端部および外輪部の第１端部は、それらの端面の内周縁が第２端部に接近するテーパ形状に成形されていることから、マンドレルへの乗り上げやマンドレル側面との摺動による割れの発生は回避され、内輪部および外輪部を安定して成形することができる。

以下、図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第１実施形態に係り、その製造工程を示す図、図２は図１に示す製造工程において型鍛造を行う成形装置の断面図、図３は図１に示す製造工程においてローリング成形を行う成形装置の断面図である。

図１に示すように、本実施形態の転がり軸受の内外輪の製造方法は、１つの円柱状の材料から転がり軸受の内輪および外輪の２つの軌道輪を製造するものである。

＜成形工程＞
まず、図１（Ａ）に示す円柱状の材料１は、高炭素クロム軸受鋼、肌焼鋼、機械構造用鋼、等の鋼材からなり、この材料１を、熱間加工または温間加工での据え込みにより、図１（Ｂ）に示すような外周面の母線が円弧をなす円盤状の中間成形品２を形成する（ステップＳ１）。

そして、型鍛造により、中間成形品２から図１（Ｃ）に示す段付きの円筒状の成形品３を形成する（ステップＳ２）。図２に、中間成形品２の型鍛造を行う成形装置の一例を示す。図２に示す成形装置２０は、固定型２１と、可動型２２と、を備えている。

固定型２１は、軸方向に隣接して設けられた大径孔部２６および小径孔部２７で構成される段付き孔２５が形成されたダイ２３と、段付き孔２５の小径孔部２７内に配置された入れ駒２４とを有している。可動型２２は、段付き孔２５の軸心上に配置されて固定型２１に対して進退移動し、その先端部は、軸方向に隣接して設けられた大径部２８および小径部２９で構成される段付き形状に成形されている。可動型２２の大径部２８は段付き孔２５の大径孔部２６内に配置され、また、可動型２２の小径部２９は、入れ駒２４との間に隙間をおいて段付き孔２５の小径孔部２７内に配置される。

中間成形品２は、固定型２１および可動型２２との間で熱間加工または温間加工で成形品３とされる。詳細には、大径孔部２６内で大径の外輪部４が形成され、小径孔部２７内で小径の内輪部５が形成され、内輪部５は、その一方の端部外周において外輪部４の一方の端部内周に連結している。そして、内輪部５の他方の端部には、可動型２２の小径部２９と入れ駒２４との間におかれた隙間により底６が形成されている。

内輪部５が連結している外輪部４の第１端部４ａの内周には、後述する内輪部５との分離工程において必然的に径方向内側に向けて凸となる段部が形成されるが、本実施形態では、上記成形工程において径方向内側に向けて凸となる段部４ｃが予め形成されている。また、外輪部４の他方の第２端部４ｂの外周には、径方向外側に向けて凸となる段部４ｄが形成されている。第１端部４ａの内周に形成された段部４ｃおよび第２端部４ｂの外周に形成された段部４ｄにより、外輪部４の軸方向中央部には相対的に薄肉部４ｅが形成される。

また、底６が連結している内輪部５の第１端部５ａの内周には、後述する底６の打ち抜き工程において必然的に径方向内側に向けて凸となる段部が形成されるが、本実施形態では、上記成形工程で径方向内側に向けて凸となる段部５ｃが予め形成されている。また、内輪部５の他方の第２端部５ｂの外周には、径方向外側に向けて凸となる段部５ｄが形成されている。第１端部５ａの内周に形成された段部５ｃおよび第２端部５ｂの外周に形成された段部５ｄにより、内輪部５の軸方向中央部には相対的に薄肉部５ｅが形成される。

＜分離工程＞
次に、成形品３を外輪部４と内輪部５との連結部位で切断し、図１（Ｄ）に示すように、成形品３を外輪部４および内輪部５に分離する（ステップＳ３）。尚、外輪部４と内輪部５との連結部位で切断には、例えばダイスおよびポンチを用いることができる。

＜打ち抜き工程＞
次に、図１（Ｅ）に示すように、内輪部５から底６を打ち抜く（ステップＳ４）。尚、底６の打ち抜きには、例えばダイスおよびポンチを用いることができる。

＜ローリング成形工程＞
そして、図１（Ｆ）に示すように、外輪部４および内輪部５をローリング成形により所定の形状に成形する（ステップＳ５）。外輪部４のローリング成形を図３に示す。図３に示すように、成形ロール１１とマンドレル１２とで外輪部４を局部的に径方向に挟み、成形ロール１１を回転させて成形ロール１１とともに外輪部４を回転させる。回転する外輪部４にマンドレル１２を押し付けることにより、外輪部４を拡径させ、またマンドレル１２に形成された環状突起１３により外輪部４の軸方向中央部に軌道溝７を転造している。

ここで、図３（Ａ）に示すように、ローリング成形に供される外輪部４は、ローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、軌道溝７が転造される軸方向中央部に予め薄肉部４ｅが設けられている。それにより、ローリング成形の加工初期において、軌道溝７を形成する環状突起１３のみが外輪部４に接触する事態が回避され、マンドレル１２は、その全体で外輪部４に接触する。それにより、外輪部４は、ローリング成形の加工初期から全体に圧縮応力が作用した状態で拡径されることとなる。

同様に、ローリング成形に供される内輪部５も、ローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、軌道溝８（図１（Ｆ）参照）が転造される軸方向中央部に予め薄肉部５ｅが設けられている。それにより、内輪部５についても、ローリング成形の加工初期から全体に圧縮応力が作用した状態で拡径されることとなる。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、ローリング成形工程に供される外輪部４および内輪部５の軸方向体積分布がローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、外輪部４および内輪部５の軸方向中央部に薄肉部４ｅ，５ｅがそれぞれ設けられているので、外輪部４および内輪部５は、ローリング成形の加工初期から全体に圧縮応力が作用した状態で拡径されることとなる。それにより、割れの発生を抑制して拡径率を大きくすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。

次に、図４を参照して、上述した第１実施形態の製造方法の変形例を説明する。本変形例の製造方法は、図４に示すように、分離工程（ステップＳ３）において外輪部４の第１端部４ａを所定のテーパ形状に成形し、また、打ち抜き工程（ステップＳ４）において内輪部５の第１端部５ａを所定のテーパ形状に成形している点で、上述した第１実施形態の製造方法と相違する。尚、上述した第１実施形態の製造方法と共通する要素には、図中同一符号を付して説明を省略あるいは簡略する。

成形工程（ステップＳ２）において、外輪部４の第２端部４ｂには、その外周に径方向外側に向けて凸となる段部４ｄが形成されている。そして、分離工程（ステップＳ３）において、外輪部４の第１端部４ａは、その端面の内周縁が第２端部４ｂに接近するテーパ形状に成形されている。尚、外輪部４と内輪部５との連結部位を切断したダイスとポンチとで外輪部４を軸方向に挟圧し、それにより、外輪部４の第１端部４ａを上記のテーパ形状に成形している。

成形工程（ステップＳ２）において、内輪部５の第２端部５ｂには、その外周に径方向外側に向けて凸となる段部５ｄが形成されている。そして、打ち抜き工程（ステップＳ４）において、内輪部５の第１端部５ａは、その端面の内周縁が第２端部５ｂに接近するテーパ形状に成形されている。尚、内輪部５の底６を打ち抜いたダイスとポンチとで内輪部５を軸方向に挟圧し、それにより、内輪部５の第１端部５ａを上記のテーパ形状に成形している。

外輪部４は、第２端部４ｂの外周に径方向外側に向けて凸となる段部４ｄが設けられているため、成形ロール１１とマンドレル１２とで局部的に径方向に挟まれた際に傾く場合がある。しかしながら、外輪部４の第１端部４ａは、その端面の内周縁が第２端部４ｂに接近する向きに傾斜したテーパ形状に成形されおり、外輪部４が傾いた状態でも、その端面はマンドレル１２の周面に対して略直交するように配置される。それにより、外輪部４のマンドレル１２への乗り上げやマンドレル１２の側面との摺動が回避される。

同様に、内輪部５の第１端部５ａは、その端面の内周縁が第２端部５ｂに接近する向きに傾斜したテーパ形状に成形されており、内輪部５が傾いた状態でも、その端面はマンドレル１２の周面に対して略直交するように配置される。それにより、内輪部５のマンドレル１２への乗り上げやマンドレル１２の側面との摺動が回避される。

（第２実施形態）
図５は本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第２実施形態に係り、その製造工程を示す図、図６は図５に示す製造工程において底を打ち抜く打ち抜き装置の断面図、図７は図５に示す製造工程におい成形品の切断を行う切断装置の断面図、図８は図５に示す製造工程においてローリング成形を行う成形装置の断面図である。

図５に示すように、本実施形態の転がり軸受の内外輪の製造方法は、１つの円柱状の材料から転がり軸受の内輪および外輪の２つの軌道輪を製造するものである。

＜成形工程＞
まず、図５（Ａ）に示す円柱状の材料１０１は、高炭素クロム軸受鋼、肌焼鋼、機械構造用鋼、等の鋼材からなり、この材料１０１を、熱間加工または温間加工での据え込みにより、図５（Ｂ）に示すような外周面の母線形状が円弧をなす円盤状の中間成形品１０２を形成する（ステップＳ１０１）。

そして、型鍛造により、中間成形品１０２から図５（Ｃ）に示す段付きの円筒状の成形品１０３を形成する（ステップＳ１０２）。成形品１０３は、大径の外輪部１０４と、小径の内輪部１０５と、を有し、外輪部１０４の一方の端部内周に内輪部１０５の一方の端部外周が連結した段付きの円筒状に成形されており、また、内輪部１０５の他方の端部内周に底１０６が形成されている。内輪部１０５が連結している外輪部１０４の第１端部１０４ａの内周には、上記成形工程において径方向内側に向けて凸となる段部１０４ｃが形成されており、また、外輪部１０４の他方の第２端部１０４ｂの外周には、径方向外側に向けて凸となる段部１０４ｄが形成されている。また、底１０６が連結している内輪部１０５の第１端部１０５ａの内周には、上記成形工程で径方向内側に向けて凸となる段部１０５ｃが形成されており、また、内輪部１０５の他方の第２端部１０５ｂの外周には、径方向外側に向けて凸となる段部１０５ｄが形成されている。尚、成形品１０３の形成には、上述した第１実施形態の製造方法における成形装置２０（図２参照）と同様のものを用いることができ、ここでは説明を省略する。

＜打ち抜き工程＞
次に、図５（Ｄ）に示すように、成形品１０３の内輪部１０５から底１０６を打ち抜く（ステップＳ１０３）。本実施形態の製造方法では、底１０６の打ち抜きと同時に、外輪部１０４の軸方向中央部の内径側に、薄肉部としてのアンダーカット部１０４ｅ´を形成するようにしている。図６に、打ち抜き装置の一例を示す。図６に示す打ち抜き装置１４０は、ダイス１４１と、ポンチ１４２とを備えている。

ダイス１４１には、成形品１０３を収容する収容孔１４３、および、打ち抜かれた底１０６を排出するために収容孔１４３の底に連通して排出孔１４４が形成されている。収容孔１４３は、その内周面の母線が軸に略平行な直線をなし、その径が外輪部１０４の第２端部１０４ｂの外周に形成された段部１０４ｄの外径よりも小さくなるように成形されている。

ポンチ１４２は、略円筒状の外筒１４７と、外筒１４７に挿通された略円柱状の芯棒１４８とを有している。外筒１４７および芯棒１４８は、収容孔１４３の軸心上に配置され、不図示の駆動手段により共に駆動されてダイス１４１に対して進退移動する。外筒１４７は、その外径が外輪部１０４の内径よりも小さくなっており、外輪部１０４の内周面との間に隙間をおいて外輪部１０４内に進入し、内輪部１０５の第２端部１０５ｂに当接する。また、芯棒１４８は、内輪部１０５内に進入して底１０６に当接する。

外筒１４７および芯棒１４８がダイス１４１に向けて移動すると、成形品１０３はダイス１４１の収容孔１４３に押し込まれる。それに伴い、外輪部１０４は、第２端部１０４ｂの外周に形成された段部１０４ｄを収容孔１４３の開口縁１４６によりしごかれる。このとき、外筒１４７の外周面と外輪部１０４の内周面との間に隙間がおかれていることにより、図６（Ｂ）に示すように、外輪部１０４の第２端部１０４ｂの内周に径方向内側に向けて凸となる段部１０４ｄ´が形成され、第１端部１０４ａの内周に形成されている段部１０４ｃとの間で、外輪部１０４の軸方向中央部の内径側には薄肉部としてのアンダーカット部１０４ｅ´が形成される。また、外輪部１０４の外周面は、その母線が軸に略平行な直線となるように成形される。

そして、外筒１４７は前記駆動手段との間にばね１４９を介在させており、芯棒１４８は外筒１４７に対して軸方向に相対移動可能とされているので、内輪部１０５の第１端部１０５ａが収容孔１４３の底に当接した後、外筒１４７はその位置に固定されるが、芯棒１４８はさらに移動し、それにより、図６（Ｃ）に示すように、内輪部１０５から底１０６が打ち抜かれる。

＜分離工程＞
次に、成形品１０３を外輪部１０４と内輪部１０５との連結部位で切断し、図５（Ｅ）に示すように、成形品１０３を外輪部１０４および内輪部１０５に分離する（ステップＳ１０４）。本実施形態の製造方法では、成形品１０３の切断と同時に、内輪部１０４の軸方向中央部の外径側に、薄肉部としてのアンダーカット部１０５ｅ´を形成するようにしている。成形品１０３を切断する切断装置の一例を図７に示す。図７に示す切断装置１６０は、ダイス１６１と、ポンチ１６２とを備えている。

ダイス１６１には、軸方向に隣接して設けられた大径孔部１６４および小径孔部１６５で構成される段付き孔１６３が形成されている。成形品１０３は、大径孔部１６４と小径孔部１６５との境界の段１６６に外輪部１０４の第１端部１０４ａを載置させ、外輪部１０４を大径孔部１６４に配置し、内輪部１０５を小径孔部１６５に配置して、この段付き孔１６３に収容される。小径孔部１６５の径は内輪部１０５の第１端部１０５ａの外径よりも大きくなっており、小径孔部１６５の内周面と内輪部１０５の第１端部１０５ａの外周面との間には隙間がおかれている。

ポンチ１６２は、段付き孔１６３の軸心上に配置されてダイス１６１に対して進退移動し、その先端部は、軸方向に隣接して設けられた大径部１６７および小径部１６８で構成される段付き形状に成形されている。大径部１６７は、ダイス１６１の段付き孔１６３に配置されている外輪部１０４内に進入して内輪部１０５の第２端部１０５ｂに当接する。また、小径部１６８は、段付き孔１６３に配置されている内輪部１０５内に進入する。この小径部１６８は、その外周面の母線が軸に略平行な直線をなし、その径が内輪部１０５の第１端部１０５ａの内周に形成された段部１０５ｃの内径よりも大きくなるように成形されている。

ポンチ１６２がダイス１６１に向けて移動すると、内輪部１０５の第１端部１０５ａにポンチ１６２の小径部１６８が進入する。それに伴い、内輪部１０５は、第１端部１０５ａの内周に形成された段部１０５ｃをポンチ１６２の小径部１６８によりしごかれる。段付き孔１６３の小径孔部１６５の内周面と内輪部１０５の第１端部１０５ａの外周面との間に隙間がおかれていることにより、図７（Ｂ）に示すように、内輪部１０５の第１端部１０５ａの外周に径方向外側に向けて凸となる段部１０５ｃ´が形成され、第２端部１０５ｂの外周に形成されている段部１０５ｄとの間で、内輪部１０５の軸方向中央部の外径側には薄肉部としてのアンダーカット部１０５ｅ´が形成される。また、内輪部１０５の内周面は、その母線が軸に略平行な直線となるように成形される。

そして、ポンチ１６２がさらに移動し、それにより、図７（Ｃ）に示すように、ポンチ１６２の大径部１６７が内輪部１０５の第２端部１０５ｂに当接し、成形品１０３は外輪部１０４と内輪部１０５との連結部位で切断される。

＜ローリング成形工程＞
そして、図５（Ｆ）に示すように、外輪部１０４および内輪部１０５をローリング成形により所定の形状に成形する（ステップＳ１０５）。外輪部１０４のローリング成形を図８に示す。図８に示すように、成形ロール１１とマンドレル１２とで外輪部１０４を局部的に径方向に挟み、成形ロール１１を回転させて成形ロールとともに外輪部１０４を回転させる。回転する外輪部１０４にマンドレル１２を押し付けることにより、外輪部１０４を拡径させ、またマンドレル１２に形成された環状突起１３により外輪部１０４の軸方向中央部に軌道溝７（図５（Ｆ）参照）を転造している。

ここで、ローリング成形に供される外輪部１０４は、ローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、軌道溝７が転造される軸方向中央部の内径側に予め薄肉部としてのアンダーカット部１０４ｅ´が設けられている。それにより、ローリング成形の加工初期において、軌道溝７を形成する環状突起１３のみが外輪部１０４に接触する事態が回避され、マンドレル１２は、その全体で外輪部１０４に接触する。それにより、外輪部１０４は、ローリング成形の加工初期から全体に圧縮応力が作用した状態で拡径されることとなる。

また、アンダーカット部１０４ｅ´は外輪部１０４の軸方向中央部の内径側に形成されており、ローリング成形工程において成形ロール１１に支持される外輪部１０４の外周面は、その母線が軸に略平行な直線となっているので、ローリング成形の際の外輪部１０４の傾きが防止される。

同様に、ローリング成形に供される内輪部１０５も、ローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、軌道溝が転造される軸方向中央部の外径側に予め薄肉部としてのアンダーカット部１０５ｅ´が設けられている。それにより、内輪部１０５についても、ローリング成形の加工初期から全体に圧縮応力が作用した状態で拡径されることとなり、また、ローリング成形の際の内輪部１０５の傾きが防止される。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、ローリング成形工程に供される外輪部１０４および内輪部１０５の軸方向体積分布がローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、外輪部１０４および内輪部１０５の軸方向中央部に薄肉部がそれぞれ設けられているので、外輪部１０４および内輪部１０５は、ローリング成形の加工初期から全体に圧縮応力が作用した状態で拡径されることとなる。それにより、割れの発生を抑制して拡径率を大きくすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。

そして、外輪部１０４の薄肉部として、外輪部１０４の軸方向中央部の内径側にアンダーカット部１０４ｅ´を設けており、ローリング成形工程において成形ロール１１に支持される外周面の母線を軸に平行な直線とすることができる。同様に、内輪部１０５の薄肉部として、該内輪部１０５の軸方向中央部の外径側にアンダーカット部１０５ｅ´を設けており、ローリング成形工程において成形ロール１１に支持される内周面の母線を軸に平行な直線とすることができる。それにより、ローリング成形の際の外輪部１０４および内輪部１０５の傾きを防止して、マンドレル１２への乗り上げやマンドレル１２の側面との摺動による割れの発生を回避し、外輪部１０４および内輪部１０５を安定して成形することができ、それにより歩留まりの向上を図ることができる。

（第３実施形態）
図９は本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第３実施形態に係り、その製造工程を示す図、図１０は図９に示す製造工程におい成形品の切断を行う切断装置の断面図、図１１は図９に示す製造工程において底を打ち抜く打ち抜き装置の断面図である。

図９に示すように、本実施形態の転がり軸受の内外輪の製造方法は、１つの円柱状の材料から転がり軸受の内輪および外輪の２つの軌道輪を製造するものである。

＜成形工程＞
まず、図９（Ａ）に示す円柱状の材料２０１は、高炭素クロム軸受鋼、肌焼鋼、機械構造用鋼、等の鋼材からなり、この材料２０１を、熱間加工または温間加工での据え込みにより、図９（Ｂ）に示すような外周面の母線形状が円弧をなす円盤状の中間成形品２０２を形成する（ステップＳ２０１）。

そして、型鍛造により、中間成形品２０２から図９（Ｃ）に示す段付きの円筒状の成形品２０３を形成する（ステップＳ２０２）。成形品２０３は、大径の外輪部２０４と、小径の内輪部２０５と、を有し、外輪部２０４の一方の端部内周に内輪部２０５の一方の端部外周が連結した段付きの円筒状に成形されており、また、内輪部２０５の他方の端部内周に底２０６が形成されている。内輪部２０５が連結している外輪部２０４の第１端部２０４ａの内周には、上記成形工程において径方向内側に向けて凸となる段部２０４ｃが形成されており、また、外輪部２０４の他方の第２端部２０４ｂの外周には、径方向外側に向けて凸となる段部２０４ｄが形成されている。また、底２０６が連結している内輪部２０５の第１端部２０５ａの内周には、上記成形工程で径方向内側に向けて凸となる段部２０５ｃが形成されており、また、内輪部２０５の他方の第２端部２０５ｂの外周には、径方向外側に向けて凸となる段部２０５ｄが形成されている。尚、成形品２０３の形成には、上述した第１実施形態の製造方法における成形装置２０（図２参照）と同様のものを用いることができ、ここでは説明を省略する。

＜分離工程＞
次に、成形品２０３を外輪部２０４と内輪部２０５との連結部位で切断し、図９（Ｄ）に示すように、成形品２０３を外輪部２０４および内輪部２０５に分離する（ステップＳ２０３）。本実施形態の製造方法では、成形品２０３の切断と同時に、外輪部２０４の軸方向中央部の外径側に、薄肉部としてのアンダーカット部２０４ｅ´を形成するようにしている。成形品２０３を切断する切断装置の一例を図１０に示す。図１０に示す切断装置２６０は、ダイス２６１と、ポンチ２６２とを備えている。

ダイス２６１には、軸方向に隣接して設けられた大径孔部２６４および小径孔部２６５で構成された段付き孔２６３が形成されている。段付き孔２６３は、その内周面の母線が軸に略平行な直線をなし、その径が外輪部２０４の第２端部２０４ｂの外周に形成された段部２０４ｄの外径よりも小さくなるように成形されている。

ポンチ２６２は、段付き孔２６３の軸心上に配置され、不図示の駆動手段により駆動されてダイス２６１に対して進退移動する。ポンチ２６２は、その外径が外輪部２０４の内径よりも小さくなっており、外輪部２０４の内周面との間に隙間をおいて外輪部２０４内に進入し、内輪部２０５の第２端部２０５ｂに当接する。

ポンチ２６２がダイス２６１に向けて移動すると、成形品２０３はダイス２６１の段付き孔２６３に押し込まれる。それに伴い、外輪部２０４は、第２端部２０４ｂの外周に形成された段部２０４ｄを段付き孔２６３の開口縁２６６によりしごかれる。このとき、ポンチ２６２の外周面と外輪部２０４の内周面との間に隙間がおかれていることにより、図１０（Ｂ）に示すように、外輪部２０４の第２端部２０４ｂの内周に径方向内側に向けて凸となる段部２０４ｄ´が形成され、第１端部２０４ａの内周に形成されている段部２０４ｃとの間で、外輪部２０４の軸方向中央部の内径側には薄肉部としてのアンダーカット部２０４ｅ´が形成される。また、外輪部２０４の外周面は、その母線が軸に略平行な直線となるように成形される。

収容孔２６３に押し込まれた成形品２０３は、大径孔部２６４と小径孔部２６５との境界の段２６７に外輪部２０４の第１端部２０４ａを載置させ、外輪部２０４を大径孔部２６４に配置し、内輪部２０５を小径孔部２６５に配置して、この段付き孔２６３に収容される。そして、ポンチ２６２がさらに移動し、それにより、図１０（Ｃ）に示すように、成形品２０３は外輪部２０４と内輪部２０５との連結部位で切断される。

＜打ち抜き工程＞
次に、図９（Ｅ）に示すように、分離された内輪部２０５から底２０６を打ち抜く（ステップＳ２０４）。本実施形態の製造方法では、底２０６の打ち抜きと同時に、内輪部２０５の軸方向中央部の外径側に、薄肉部としてのアンダーカット部２０５ｅ´を形成するようにしている。図１１に、打ち抜き装置の一例を示す。図１１に示す打ち抜き装置２４０は、ダイス２４１と、ポンチ２４２とを備えている。

ダイス２４１には、分離された内輪部２０５を収容する収容孔２４３、および、打ち抜かれた底２０６を排出するために収容孔２４３の底に連通して排出孔２４４が形成されている。収容孔２４３の径は、内周に段部２０５ｃが形成されている内輪部２０５の第１端部２０５ａの外径よりも大きくなっており、収容孔２４３の内周面と内輪部２０５の第１端部２０５ａの外周面との間には隙間がおかれている。

ポンチ２４２は、収容孔２４３の軸心上に配置され、不図示の駆動手段により駆動されてダイス２４１に対して進退移動し、図１１（Ｂ）に示すように、その突端において内輪部２０５の底２０６に当接してこの底２０６を打ち抜く。ポンチ２４２の先端部は、その突端から基端側に向かうに従って次第に拡径するように成形されており、そして、この先端部には、内輪部２０５の第２端部２０５ｂの内径と略等しい外径の円柱状に成形された基端部が連なっている。

底２０６が打ち抜かれた後、ポンチ２４２がダイス２４１に向けて移動すると、内輪部２０５は、第１端部２０５ａの内周に形成された段部２０５ｃをポンチ２４２の先端部によりしごかれる。このとき、内輪部２０５の第１端部２０５ａの外周面と収容孔２４３の内周面との間に隙間がおかれていることにより、図１１（Ｃ）に示すように、内輪部２０５の第１端部２０５ａの外周に径方向外側に向けて凸となる段部２０５ｃ´が形成され、第２端部２０５ｂの外周に形成されている段部２０５ｄとの間で、内輪部２０５の軸方向中央部の外径側には薄肉部としてのアンダーカット部２０５ｅ´が形成される。また、内輪部２０５の内周面は、その母線が軸に略平行な直線となるように成形される。

＜ローリング成形工程＞
そして、図９（Ｆ）に示すように、外輪部２０４および内輪部２０５をローリング成形により所定の形状に成形する（ステップＳ２０５）。外輪部２０４および内輪部２０５のローリング成形は上述した第２実施形態のそれと同様であるので説明は省略する。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、ローリング成形工程に供される外輪部２０４および内輪部２０５の軸方向体積分布がローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、外輪部２０４および内輪部２０５の軸方向中央部に薄肉部がそれぞれ設けられているので、外輪部２０４および内輪部２０５は、ローリング成形の加工初期から全体に圧縮応力が作用した状態で拡径されることとなる。それにより、割れの発生を抑制して拡径率を大きくすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。

外輪部２０４の薄肉部として、該外輪部２０４の内周面の軸方向中央部にアンダーカット部２０４ｅ´を設けており、ローリング成形工程において成形ロール１１に支持される外周面の母線を軸に平行な直線とすることができる。同様に、内輪部２０５の薄肉部として、該内輪部２０５の外周面の軸方向中央部にアンダーカット部２０５ｅ´を設けており、ローリング成形工程において成形ロール１１に支持される内周面の母線を軸に平行な直線とすることができる。それにより、ローリング成形の際の外輪部２０４および内輪部２０５の傾きを防止して、マンドレル１２への乗り上げやマンドレル１２の側面との摺動による割れの発生を回避して、外輪部２０４および内輪部２０５を安定して成形することができ、歩留まりの向上を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第１実施形態に係り、その製造工程を示す図である。 図１に示す製造工程において型鍛造を行う成形装置の断面図である。 図１に示す製造工程においてローリング成形を行う成形装置の断面図である。 図１に示す製造方法の変形例に係り、その製造工程を示す図である。 本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第２実施形態に係り、その製造工程を示す図である。 図５に示す製造工程において底を打ち抜く打ち抜き装置の断面図である。 図５に示す製造工程におい成形品の切断を行う切断装置の断面図である。 図５に示す製造工程においてローリング成形を行う成形装置の断面図である。 本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第３実施形態に係り、その製造工程を示す図である。 図９に示す製造工程におい成形品の切断を行う切断装置の断面図である。 図９に示す製造工程において底を打ち抜く打ち抜き装置の断面図である。 従来の転がり軸受の内外輪の製造方法に係り、製造工程を示す図である。 図１２に示す製造工程においてローリング成形を行う成形装置の断面図である。 従来のローリング成形の課題を示す断面図である。 従来のローリング成形の課題を示す断面図である。

符号の説明

３ 成形品
４ 外輪部
４ａ 外輪部の第１端部
４ｂ 外輪部の第２端部
４ｄ 段部
４ｅ 薄肉部
５ 内輪部
５ａ 内輪部の第１端部
５ｂ 内輪部の第２端部
５ｄ 段部
５ｅ 薄肉部
６ 底

Claims (5)

1. 外周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた内輪と、内周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた外輪と、を備える転がり軸受の内外輪の製造方法であって、
   大径の外輪部と小径の内輪部とを有し、該外輪部の一方の端部内周に該内輪部の一方の端部外周が連結されており、且つ該内輪部の他方の端部内周に底を有する成形品を成形する成形工程と、
   前記外輪部と前記内輪部との連結部位を切断して前記成形品を該外輪部および該内輪部に分離する分離工程と、
   前記分離工程の前または後で、前記内輪部の前記底を打ち抜く打ち抜き工程と、
   前記分離工程および前記打ち抜き工程を経て互いに分離された前記外輪部および前記内輪部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する所定の形状に成形するローリング成形工程と、
   を備え、
   前記ローリング成形工程に供される前記外輪部および前記内輪部の軸方向体積分布がローリング成形後の軸方向体積分布と同一傾向となるよう、該外輪部および該内輪部の軸方向中央部に薄肉部をそれぞれ設けておくことを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。
2. 前記外輪部の前記薄肉部として、該外輪部の軸方向中央部の内径側にアンダーカット部を設けることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。
3. 前記内輪部の前記薄肉部として、該内輪部の軸方向中央部の外径側にアンダーカット部を設けることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。
4. 前記ローリング成形工程に供される前記外輪部において、前記内輪部が連結された該外輪部の第１端部とは他方の第２端部に径方向外側に向けて凸となる段部を形成し、該第１端部の端面の内周縁が該第２端部に接近するテーパ形状に該第１端部を成形しておくことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。
5. 前記ローリング成形工程に供される前記内輪部において、前記底が設けられた該内輪部の第１端部とは他方の第２端部に径方向外側に向けて凸となる段部を形成し、該第１端部の端面の内周縁が該第２端部に接近するテーパ形状に該第１端部を成形しておくことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。

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